Contributions à l'analyse formelle et au diagnostic à partir de réseaux de Petri colorés avec l'accessibilité arrière

Contributions to formal analysis and diagnosis using colored Petri nets with backward reachability

• Auteur / Autrice : Mohamed Bouali
• Direction : Pavol Barger, Walter Schön
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Technologies de l'information et des systèmes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fiabilité

Systèmes embarqués (informatique)

Petri, Réseaux de

Mots clés libres

Réseaux de Petri colorés (RdPC)

Accessibilité arrière

Systèmes embarqués

Analyse structurelle

Diagnostic

Sûreté de fonctionnement

Résumé

Le développement rapide des systèmes embarqués et les exigences croissantes auxquelles ils sont soumis créent un besoin de techniques innovantes en terme de conception, de vérification et de validation. Les méthodes formelles fournissent des approches intéressantes à la conception de ces systèmes, notamment pour des études de sûreté de fonctionnement (SdF). Le formalisme choisi est basé sur les Réseaux de Petri Colorés (RdPC). L'avantage de ces modèles, en plus d'être très expressifs et formels, est qu'ils permettent d'exprimer le double caractère des systèmes étudiés : statique et dynamique. Le défi relevé par cette thèse est d'utiliser des modèles établis, décrivant l'architecture et/ou le comportement de systèmes, pour en extraire des informations de SdF en général et de diagnostic de défaillances en particulier. L'approche proposée est une analyse structurelle par accessibilité arrière de RdPC. Elle peut être décomposée en deux parties. La première consiste en la proposition d'un outil pour réaliser cette analyse : le RdPC inverse. Il est obtenu grâce à l'application de transformations structurelles sur le RdPC original. La seconde partie est la mise en oeuvre de l'analyse. Cette partie requiert des mécanismes complémentaires dont le plus important est l'enrichissement du marquage. L'approche proposée est étudiée de deux points de vue complémentaires : algorithmique et théorique. Le point de vue algorithmique consiste à proposer des modèles de transformations pour l'inversion des RdPC et la mise en oeuvre de l'analyse. L'aspect théorique vise à offrir une base formelle à l'approche en appliquant deux méthodes (l'algèbre linéaire et la logique linéaire) pour prouver notre approche.

Embedded system development creates a need of new design, verification and validation technics. Formal methods appear as a very interesting approach for embedded systems analysis, especially for dependability studies. The chosen formalism for this study is based on Colored Petri Net (CPN). Among the CPN models interests : expressivity, formal nature. Also, they express easily the double nature of the studied systems : static and dynamic. The main challenge of this thesis is to use existing models, which describe the system structure and/or behavior, to extract dependability information in a most general use and failure diagnoses information in a special use. The proposed approach is a CPN structural backward reachability analysis. It can be split in two parts. The first is the tool to perform the proposed analysis. This tool is the inverse CPN. It is obtained thanks to structural transformation applied on an original CPN. The second part is the analysis implementation. This part needs some complementary concepts whose the most important is the marking enhancement. The proposed approach is studied under two complementary aspects : algorithmic aspect and theoretic aspect. The first one proposes transformations for the CPN inversion and the analysis irnplementation. The second aspect (the theoretical one) aims to offer a formal proof for the approach by applying différent methods : linear algebra and linear logic.